-->
Îñíîâíîå óðàâíåíèå ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè ãàçîâ (îêîí÷àíèå). Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 9. Ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêàÿ òåîðèÿ èäåàëüíîãî ãàçà

 


§ 57. Îñíîâíîå óðàâíåíèå ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè ãàçîâ (îêîí÷àíèå)

Îñíîâíîå óðàâíåíèå ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè (ÌÊÒ) ãàçîâ. Ñòðîãèé âûâîä óðàâíåíèÿ ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè ãàçîâ äîâîëüíî ñëîæåí. Ïîýòîìó ìû îãðàíè÷èìñÿ óïðîù¸ííûì âûâîäîì óðàâíåíèÿ.

Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ãàç èäåàëüíûé è âçàèìîäåéñòâèå ìîëåêóë ñî ñòåíêîé àáñîëþòíî óïðóãîå.

Âû÷èñëèì äàâëåíèå ãàçà, íàõîäÿùåãîñÿ â ñîñóäå, íà áîêîâóþ ñòåíêó ïëîùàäüþ S, ïåðïåíäèêóëÿðíóþ êîîðäèíàòíîé îñè ÎÕ (ðèñ. 9.2).

Óðàâíåíèå ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè — ïåðâîå êîëè÷åñòâåííîå ñîîòíîøåíèå, ïîëó÷åííîå â ÌÊÒ, ïîýòîìó îíî íàçûâàåòñÿ îñíîâíûì. Ïîñëå âûâîäà ýòîãî óðàâíåíèÿ â XIX â. è ýêñïåðèìåíòàëüíîãî äîêàçàòåëüñòâà åãî ñïðàâåäëèâîñòè íà÷àëîñü áûñòðîå ðàçâèòèå êîëè÷åñòâåííîé òåîðèè, ïðîäîëæàþùååñÿ ïî ñåãîäíÿøíèé äåíü.

äàâëåíèå ãàçà, íàõîäÿùåãîñÿ â ñîñóäå

Ïðè óäàðå ìîëåêóëû î ñòåíêó å¸ èìïóëüñ èçìåíÿåòñÿ: Δðõ = m0(υõ - υ0x). Ïðè àáñîëþòíî óïðóãîì âçàèìîäåéñòâèè ìîäóëè ñêîðîñòè ìîëåêóëû äî è ïîñëå óäàðà ðàâíû, è òîãäà èçìåíåíèå èìïóëüñà Δðõ = 2m0υx. Ñîãëàñíî âòîðîìó çàêîíó Íüþòîíà èçìåíåíèå èìïóëüñà ìîëåêóëû ðàâíî èìïóëüñó ïîäåéñòâîâàâøåé íà íå¸ ñèëû ñî ñòîðîíû ñòåíêè ñîñóäà, à ñîãëàñíî òðåòüåìó çàêîíó Íüþòîíà èìïóëüñ ñèëû, ñ êîòîðîé ìîëåêóëà ïîäåéñòâîâàëà íà ñòåíêó, áóäåò èìåòü òî æå çíà÷åíèå.

Ñëåäîâàòåëüíî, â ðåçóëüòàòå óäàðà ìîëåêóëû íà ñòåíêó ïîäåéñòâîâàëà ñèëà, èìïóëüñ êîòîðîé ðàâåí 2m0|υx|.

Ìîëåêóë ìíîãî, è êàæäàÿ èç íèõ ïåðåäà¸ò ñòåíêå ïðè ñòîëêíîâåíèè òàêîé æå èìïóëüñ. Çà âðåìÿ t îíè ïåðåäàäóò ñòåíêå èìïóëüñ 2m0|υx|Z, ãäå Z — ÷èñëî óäàðîâ âñåõ ìîëåêóë î ñòåíêó çà ýòî âðåìÿ. ×èñëî Z, î÷åâèäíî, ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíî êîíöåíòðàöèè ìîëåêóë, ò. å. ÷èñëó ìîëåêóë â åäèíèöå îáú¸ìà, à òàêæå ñêîðîñòè ìîëåêóë |υx|. ×åì áîëüøå ýòà ñêîðîñòü, òåì áîëüøå ìîëåêóë çà âðåìÿ t óñïåþò ñòîëêíóòüñÿ ñî ñòåíêîé. Åñëè áû ìîëåêóëû «ñòîÿëè íà ìåñòå», òî ñòîëêíîâåíèé èõ ñî ñòåíêîé íå áûëî áû ñîâñåì. Êðîìå òîãî, ÷èñëî ñòîëêíîâåíèé ìîëåêóë ñî ñòåíêîé ïðîïîðöèîíàëüíî ïëîùàäè S ïîâåðõíîñòè ñòåíêè: Z ~ n|υx|St. Íàäî åù¸ ó÷åñòü, ÷òî â ñðåäíåì òîëüêî ïîëîâèíà âñåõ ìîëåêóë äâèæåòñÿ ê ñòåíêå. Áëàãîäàðÿ õàîòè÷íîìó äâèæåíèþ íàïðàâëåíèÿ äâèæåíèÿ ìîëåêóë ïî è ïðîòèâ îñè ÎÕ ðàâíîâåðîÿòíû, ïîýòîìó âòîðàÿ ïîëîâèíà ìîëåêóë äâèæåòñÿ â îáðàòíóþ ñòîðîíó. Çíà÷èò, ÷èñëî óäàðîâ ìîëåêóë î ñòåíêó çà âðåìÿ t è ïîëíûé èìïóëüñ ñèëû, ïîäåéñòâîâàâøåé íà ñòåíêó, Ft = 2m0|υx|Zt. Îòñþäà F = nm0υ2xS.

Ó÷ò¸ì, ÷òî íå âñå ìîëåêóëû èìåþò îäíî è òî æå çíà÷åíèå êâàäðàòà ñêîðîñòè υ2x.  äåéñòâèòåëüíîñòè ñðåäíÿÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà ñòåíêó, ïðîïîðöèîíàëüíà íå υ2x, à ñðåäíåìó çíà÷åíèþ êâàäðàòà ñêîðîñòè Òàê êàê ñîãëàñíî ôîðìóëå (9.5) Òàêèì îáðàçîì, äàâëåíèå ãàçà íà ñòåíêó ñîñóäà ðàâíî:

äàâëåíèå ãàçà íà ñòåíêó ñîñóäà

Âàæíî
Óðàâíåíèå (9.6) è åñòü îñíîâíîå óðàâíåíèå ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè ãàçîâ.

Ôîðìóëà (9.6) ñâÿçûâàåò ìàêðîñêîïè÷åñêóþ âåëè÷èíó — äàâëåíèå, êîòîðîå ìîæåò áûòü èçìåðåíî ìàíîìåòðîì, — ñ ìèêðîñêîïè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè, õàðàêòåðèçóþùèìè ìîëåêóëû: èõ ìàññîé, êîíöåíòðàöèåé, ñêîðîñòüþ õàîòè÷íîãî äâèæåíèÿ.

Ñâÿçü äàâëåíèÿ ñî ñðåäíåé êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèåé ìîëåêóë. Åñëè ÷åðåç îáîçíà÷èòü ñðåäíþþ êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ìîëåêóëû òî óðàâíåíèå (9.6) ìîæíî çàïèñàòü â âèäå

Ñâÿçü äàâëåíèÿ ñî ñðåäíåé êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèåé ìîëåêóë

Âàæíî
Äàâëåíèå èäåàëüíîãî ãàçà ïðîïîðöèîíàëüíî ïðîèçâåäåíèþ êîíöåíòðàöèè ìîëåêóë è ñðåäíåé êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ìîëåêóë.

Êëþ÷åâûå ñëîâà äëÿ ïîèñêà èíôîðìàöèè ïî òåìå ïàðàãðàôà.
Îñíîâíîå óðàâíåíèå ÌÊÒ. Ñðåäíèé êâàäðàò ñêîðîñòè

Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó

    1. ×åì ïðåíåáðåãàþò, êîãäà ðåàëüíûé ãàç ðàññìàòðèâàþò êàê èäåàëüíûé?

    2. Ãàç îêàçûâàåò äàâëåíèå íà ñòåíêè ñîñóäà. À äàâèò ëè îäèí ñëîé ãàçà íà äðóãîé?

    3. Âñåãäà ëè ðàâíîïðàâíû ñðåäíèå çíà÷åíèÿ ïðîåêöèé ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ìîëåêóë?

    4. ×åìó ðàâíî ñðåäíåå çíà÷åíèå ïðîåêöèè ñêîðîñòè ìîëåêóë íà îñü ÎÕ?

    5. Ïî÷åìó ìîëåêóëà ïðè ñîóäàðåíèè ñî ñòåíêîé äåéñòâóåò íà íå¸ ñ ñèëîé, ïðîïîðöèîíàëüíîé ñêîðîñòè, à äàâëåíèå ïðîïîðöèîíàëüíî êâàäðàòó ñêîðîñòè ìîëåêóëû?

    6. Ïî÷åìó è êàê â îñíîâíîì óðàâíåíèè ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè ïîÿâëÿåòñÿ ìíîæèòåëü ?

    7. Êàê ñðåäíÿÿ êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ ìîëåêóë ñâÿçàíà ñ êîíöåíòðàöèåé ãàçà è åãî äàâëåíèåì íà ñòåíêè ñîñóäà?

Îáðàçöû çàäàíèé ÅÃÝ

À1. Äàâëåíèå 100 êÏà ñîçäà¸òñÿ ìîëåêóëàìè ãàçà ìàññîé m0 = 3 • 10-26 êã ïðè êîíöåíòðàöèè n = 1025 ì-3. ×åìó ðàâåí ñðåäíèé êâàäðàò ñêîðîñòè ìîëåêóë?

1) 1 (ìì/ñ)2       2) 100 (ì/ñ)2       3) 3000 (ì/ñ)2       4) 1000 000 (ì/ñ)2

À2. Ïðè íåèçìåííîé êîíöåíòðàöèè ìîëåêóë èäåàëüíîãî ãàçà â ðåçóëüòàòå îõëàæäåíèÿ äàâëåíèå ãàçà óìåíüøèëîñü â 4 ðàçà. Ñðåäíèé êâàäðàò ñêîðîñòè òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ìîëåêóë ãàçà ïðè ýòîì

1) óìåíüøèëñÿ â 16 ðàç       3) óìåíüøèëñÿ â 4 ðàçà
2) óìåíüøèëñÿ â 2 ðàçà       4) íå èçìåíèëñÿ

À3. Ïðè íåèçìåííîé êîíöåíòðàöèè ÷àñòèö èäåàëüíîãî ãàçà ñðåäíÿÿ êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ òåïëîâîãî äâèæåíèÿ åãî ìîëåêóë óâåëè÷èëàñü â 3 ðàçà. Ïðè ýòîì äàâëåíèå ãàçà

1) óìåíüøèëîñü â 3 ðàçà       3) óâåëè÷èëîñü â 9 ðàç
2) óâåëè÷èëîñü â 3 ðàçà       4) íå èçìåíèëîñü

À4. Äàâëåíèå ãàçà ïðè íàãðåâàíèè â çàêðûòîì ñîñóäå óâåëè÷èâàåòñÿ. Ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü óâåëè÷åíèåì

1) êîíöåíòðàöèè ìîëåêóë       3) ñðåäíåé êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ìîëåêóë
2) ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ìîëåêóëàìè       4) ñðåäíåé ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè ìîëåêóë

<<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà                Ñëåäóþùàÿ ñòðàíèöà >>>

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru
<">


Ñîäåðæàíèå

interfaceType: 0, withoutIframe: true,